Уникальная технология изготовления медных фотокатодов с повышенной эффективностью

В рамках нацпроекта «Наука и университеты» (федеральный проект «Развитие масштабных научных и научно-технологических проектов по приоритетным исследовательским направлениям») в Алтайском государственном техническом университете им. И. И. Ползунова (г. Барнаул) при участии Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (г. Новосибирск) созданы экспериментальные образцы медных фотокатодов с модифицированной поверхностью.

Источники электронных сгустков субнаносекундной длительности широко используются для создания различных электронных ускорителей. Для получения больших зарядов в сгустке часто используется фотоэффект, то есть выход электронов с освещаемой светом поверхности электрода, находящегося под отрицательным потенциалом (фотокатода). Применение мощных лазеров в качестве осветителей поверхности фотокатода позволяет получать рекордно высокие плотности электронного тока, выходящего с фотокатода. Металлические фотокатоды, имеющие большую плотность свободных электронов в решётке и обладающие хорошей реакцией на внешнее электромагнитное воздействие, широко используются для генерации короткоимпульсных электронных пучков с высокой плотностью тока.

Кроме того, многие металлы имеют высокую температуру плавления, что приводит к их высокой стабильности и долговечности. Основным недостатком металлических фотокатодов является низкая квантовая эффективность (отношение числа выходящих с фотокатода электронов к числу падающих на него фотонов). Для повышения квантовой эффективности учёные и инженеры Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова наносят на поверхность катода порошок из медных дендритов (разветвлённых поликристаллов), показанных на рисунке.

Это позволяет получить медную поверхность с микрошероховатостями и микропорами, как в оксидных катодах. Медные фотокатоды нового типа в ближайшие годы будут применяться в электронных фотопушках, создающихся в ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН для новых ускорительных комплексов.

Источник: ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН.